论文部分内容阅读
【摘要】工业生产信息化是未来企业信息化发展趋势。面对不同的生产控制系统，如何有效的进行数据集成，消除“信息化孤岛”，为生产管理者提供有效的数据分析与应用，OPC（OLE For Process Control）技术提供了一个很好的方法。通过采集多种控制系统的实时数据，实现生产全流程在线监控管理，提升企业管理效率和水平。
【关键词】OPC技术；TCP/IP协议
1.前言
随着信息技术的发展，数据库技术应用日益广泛，许多企业都建设了自动化控制系统，实时掌握运行数据，进行科学的分析和数据处理，提供优化决策，不仅能够合理的进行资源分配，还可以收获客观的经济回报。
伴随着企业的不断发展，扩建不同地域的工厂，配备多套不同厂家和型号生產设备和控制系统，导致生产控制系统层的“信息孤岛”现象，生产数据无法集中共享，从而使生产管理人员无法从整个生产工艺流程的角度去指导生产，优化工艺。因此大型的石化企业建设分布式实时数据库系统，是迫切需要解决的问题。
2.数据集成技术
2.1 常见技术比较
在多控制系统的集成过程中，由于特定厂家的控制系统使用的控制网络和信息格式不一致，因此彼此之间不兼容，难以实现不同厂家的控制系统间以及控制系统与信息系统间的互操作。解决不同系统间的集成问题有以下几种常见技术。
（1）DDE技术
DDE（Dynamic Data Exchange）是在Windows平台下两个进程之间的数据交换及命令的传递，是基于消息的并且利用通常的Windows中的通信联络系统进行内部进程间的相互通信。当通信数据量大时，数据刷新速度慢，容易出现死机现象。因此，DDE只适合于配置简单的小型系统。
（2）ODBC技术
ODBC（Open Database Connecticity，开放的数据库互连）是一个Microsoft建议并开发的数据库访问API标准，目的是实现异构数据库的互连，为异构数据库提供一个框架，实现最大限度的互操作性。其局限性：数据库中的一些辅助工具不灵活，有时不能满足用户各种各样的需求。
（3）OPC技术
OPC（OLE for Process Control，用于过程控制的OLE）技术是工业过程控制开放性和数据集成性需求推动的结果，它为现场设备、自动控制应用、企业管理应用软件之间提供了开发、统一的标准接口。在实现企业综合自动化的过程中，OPC也能够发挥重要作用。在企业的信息集成，包括现场设备与监控系统之间、监控系统内部各组件之间、监控系统与企业管理系统之间，以及监控系统与Internet之间的信息集成，OPC作为连接件，安一套标准的COM对象、方法和属性，提供了方便的信息交流和交换。无论是管理系统还是控制系统，PLC、DCS还是FCS，都可以通过OPC快速可靠地彼此交换信息。
2.2 OPC技术概述
（1）OPC基本结构
OPC的结构是客户机/服务器模式。典型的OPC客户/服务器关系图如1-1所示。OPC服务器是数据源，拥有数据或从各个设备和系统控制器中获取数据。OPC客户端是数据用户，在应用中使用数据，但无需知道数据来源。
（2）OPC技术规范
OPC数据存取服务器有三个对象组成：服务器对象（Server）、组对象（Group）和项对象（Item）。
3.企业实时数据库系统
3.1 系统集成架构
（1）第一层为生产控制系统层。这层对象为各个生产装置的控制系统OPC服务器数据库，通过对OPC服务器的实时连接及发送请求，获取OPC服务器缓存中的仪表数据。
（2）第二层为数据采集管理层。这层对象为不同控制系统的OPC客户端，通过OPC客户端不断的发送请求，获取数据并实时发送给实时数据库。
（3）第三层为数据存储层。这层的对象是生产层DCS OPC接口的映射接口。通过设置OPC接口映射关系，建立数据库层的接口对象，对OPC Server、OPC Group、OPC Item进行数据连接及异步取数。
通过实时数据库系统将分布在不同局域网中的不同型号的控制系统数据实时、准确、有效的集成。
3.2 系统集成技术
目前，最有效和成熟的数据交换服务平台是符合OPC标准的OPC Server。OPC是微软公司的对象链接和嵌入技术在过程控制方面的应用，位于数据源和诗句使用者之间，是不同制造商的产品之间进行数据交换的媒介，它利用Microsoft公司的COM/DCOM对象模型和ActiveX技术，为实现自动化软硬件的互操作性提供一项规范。下面以美国Aspen公司的软件为例介绍OPC技术的使用情况。
CIM-IO是基于Socket交互理论对数据库、应用或者外部设备进行数据传输。CIM-IO有客户端与服务器端，两者既可以在一台机器，也可以分布在不同机器上，之间通过CIM-IO Kernel使用TCP/IP协议进行数据交互。
（1）CIM-IO服务器端，既作为CIM-IO的服务器端与CIM-IO客户端进行数据传输，同时又作为OPC客户端与OPC服务器进行数据交互，不同控制系统拥有各自的OPC Server。CIM-IO Server可以实现对不同厂家的OPC Server进行通讯访问和数据读取。
（2）CIM-IO客户端，负责从CIM-IO服务器端进行发送请求和获取数据，同时将读取数据发送到InfoPlus.21数据库中。
（3）CIM-IO接口管理配置（CIM-IO Manager Configuration）用于对分布在不同区域，但在相同的网络中OPC服务器进行设置。其中红色标记为两台DCS控制系统，分别有各自的OPC服务，其中一个为SUPCON.JXSERVER.1，另外一个为SUPCON.SCRTCore.1。
（4）OPC Group设置主要是在InfoPlus.21数据库层，主要是作为数据连接对象的容器。IOGETOS209 PV1作为组管理数据连接对象。
（5）OPC Item设置主要是在InfoPlus.21数据库层，作为具体数据连接对象进行设置。如图，红色部分为具体的Item信息。
CIM-IO组件，通过OPC标准的接口通讯技术，可以实现多种控制系统的数据实时、有效、准确的集成。
4.技术总结
本文结合了企业实时数据库系统的实际应用，对大型企业的生产控制层数据集成提供了基于OPC技术的解决方案，很好的解决了生产过程中的数据量大和实时性高的要求。实时数据库系统的投用提高了企业的管理水平和信息化水平，为企业创造隐形效益。
当然，实时数据库系统的应用从功能上说还有许多需要进一步扩展的方面：
（1）实时数据库系统真正的完全使用起来，还需要将所有非主要装置的控制系统通过OPC技术都集中进行监控管理，完全实现真正的全流程监控管理。
（2）实时生产数据需要应用到生产统计层和其他应用层，作为生产数据的统一出口，为上层应用提供实时有效的数据。
参考文献
[1]陆会明.控制装置标准化通信：OPC服务器开发设计与应用[M].机械工业出版社，2010.
[2]王华忠.监控与数据采集（SCADA）系统及其应用[M].电子工业出版社，2010.
【关键词】OPC技术；TCP/IP协议
1.前言
随着信息技术的发展，数据库技术应用日益广泛，许多企业都建设了自动化控制系统，实时掌握运行数据，进行科学的分析和数据处理，提供优化决策，不仅能够合理的进行资源分配，还可以收获客观的经济回报。
伴随着企业的不断发展，扩建不同地域的工厂，配备多套不同厂家和型号生產设备和控制系统，导致生产控制系统层的“信息孤岛”现象，生产数据无法集中共享，从而使生产管理人员无法从整个生产工艺流程的角度去指导生产，优化工艺。因此大型的石化企业建设分布式实时数据库系统，是迫切需要解决的问题。
2.数据集成技术
2.1 常见技术比较
在多控制系统的集成过程中，由于特定厂家的控制系统使用的控制网络和信息格式不一致，因此彼此之间不兼容，难以实现不同厂家的控制系统间以及控制系统与信息系统间的互操作。解决不同系统间的集成问题有以下几种常见技术。
（1）DDE技术
DDE（Dynamic Data Exchange）是在Windows平台下两个进程之间的数据交换及命令的传递，是基于消息的并且利用通常的Windows中的通信联络系统进行内部进程间的相互通信。当通信数据量大时，数据刷新速度慢，容易出现死机现象。因此，DDE只适合于配置简单的小型系统。
（2）ODBC技术
ODBC（Open Database Connecticity，开放的数据库互连）是一个Microsoft建议并开发的数据库访问API标准，目的是实现异构数据库的互连，为异构数据库提供一个框架，实现最大限度的互操作性。其局限性：数据库中的一些辅助工具不灵活，有时不能满足用户各种各样的需求。
（3）OPC技术
OPC（OLE for Process Control，用于过程控制的OLE）技术是工业过程控制开放性和数据集成性需求推动的结果，它为现场设备、自动控制应用、企业管理应用软件之间提供了开发、统一的标准接口。在实现企业综合自动化的过程中，OPC也能够发挥重要作用。在企业的信息集成，包括现场设备与监控系统之间、监控系统内部各组件之间、监控系统与企业管理系统之间，以及监控系统与Internet之间的信息集成，OPC作为连接件，安一套标准的COM对象、方法和属性，提供了方便的信息交流和交换。无论是管理系统还是控制系统，PLC、DCS还是FCS，都可以通过OPC快速可靠地彼此交换信息。
2.2 OPC技术概述
（1）OPC基本结构
OPC的结构是客户机/服务器模式。典型的OPC客户/服务器关系图如1-1所示。OPC服务器是数据源，拥有数据或从各个设备和系统控制器中获取数据。OPC客户端是数据用户，在应用中使用数据，但无需知道数据来源。
（2）OPC技术规范
OPC数据存取服务器有三个对象组成：服务器对象（Server）、组对象（Group）和项对象（Item）。
3.企业实时数据库系统
3.1 系统集成架构
（1）第一层为生产控制系统层。这层对象为各个生产装置的控制系统OPC服务器数据库，通过对OPC服务器的实时连接及发送请求，获取OPC服务器缓存中的仪表数据。
（2）第二层为数据采集管理层。这层对象为不同控制系统的OPC客户端，通过OPC客户端不断的发送请求，获取数据并实时发送给实时数据库。
（3）第三层为数据存储层。这层的对象是生产层DCS OPC接口的映射接口。通过设置OPC接口映射关系，建立数据库层的接口对象，对OPC Server、OPC Group、OPC Item进行数据连接及异步取数。
通过实时数据库系统将分布在不同局域网中的不同型号的控制系统数据实时、准确、有效的集成。
3.2 系统集成技术
目前，最有效和成熟的数据交换服务平台是符合OPC标准的OPC Server。OPC是微软公司的对象链接和嵌入技术在过程控制方面的应用，位于数据源和诗句使用者之间，是不同制造商的产品之间进行数据交换的媒介，它利用Microsoft公司的COM/DCOM对象模型和ActiveX技术，为实现自动化软硬件的互操作性提供一项规范。下面以美国Aspen公司的软件为例介绍OPC技术的使用情况。
CIM-IO是基于Socket交互理论对数据库、应用或者外部设备进行数据传输。CIM-IO有客户端与服务器端，两者既可以在一台机器，也可以分布在不同机器上，之间通过CIM-IO Kernel使用TCP/IP协议进行数据交互。
（1）CIM-IO服务器端，既作为CIM-IO的服务器端与CIM-IO客户端进行数据传输，同时又作为OPC客户端与OPC服务器进行数据交互，不同控制系统拥有各自的OPC Server。CIM-IO Server可以实现对不同厂家的OPC Server进行通讯访问和数据读取。
（2）CIM-IO客户端，负责从CIM-IO服务器端进行发送请求和获取数据，同时将读取数据发送到InfoPlus.21数据库中。
（3）CIM-IO接口管理配置（CIM-IO Manager Configuration）用于对分布在不同区域，但在相同的网络中OPC服务器进行设置。其中红色标记为两台DCS控制系统，分别有各自的OPC服务，其中一个为SUPCON.JXSERVER.1，另外一个为SUPCON.SCRTCore.1。
（4）OPC Group设置主要是在InfoPlus.21数据库层，主要是作为数据连接对象的容器。IOGETOS209 PV1作为组管理数据连接对象。
（5）OPC Item设置主要是在InfoPlus.21数据库层，作为具体数据连接对象进行设置。如图，红色部分为具体的Item信息。
CIM-IO组件，通过OPC标准的接口通讯技术，可以实现多种控制系统的数据实时、有效、准确的集成。
4.技术总结
本文结合了企业实时数据库系统的实际应用，对大型企业的生产控制层数据集成提供了基于OPC技术的解决方案，很好的解决了生产过程中的数据量大和实时性高的要求。实时数据库系统的投用提高了企业的管理水平和信息化水平，为企业创造隐形效益。
当然，实时数据库系统的应用从功能上说还有许多需要进一步扩展的方面：
（1）实时数据库系统真正的完全使用起来，还需要将所有非主要装置的控制系统通过OPC技术都集中进行监控管理，完全实现真正的全流程监控管理。
（2）实时生产数据需要应用到生产统计层和其他应用层，作为生产数据的统一出口，为上层应用提供实时有效的数据。
参考文献
[1]陆会明.控制装置标准化通信：OPC服务器开发设计与应用[M].机械工业出版社，2010.
[2]王华忠.监控与数据采集（SCADA）系统及其应用[M].电子工业出版社，2010.